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GrADS学习与使用:涡度和绘制涡度场图

GrADS(Grid Analysis Display System)可以绘制涡度场图,它本身有自带的函数hcurl就是计算涡度的。hcurl可以看作h+curl,curl就是卷曲、使卷起来的意思。但是用GrADS绘制涡度场(通常是指相对涡度的垂直分量),前提要知道速度U和速度V才行,也就是数据中要有速度场(u,v)。
工具/原料
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GrADS

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相对涡度的垂直分量

方法/步骤
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涡度。涡度是描述流体(像空气)的旋转情况的物理量(矢量),单位是1/s。大气科学中,在北半球,逆时针为正涡度,顺时针为负涡度;根据涡度的变化可以了解气压系统的发生发展。由于地球是旋转的,一般涡度采用相对涡度(即不考虑地转涡度)。相对涡度的表达式如下图:

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相对涡度的垂直分量。涡度虽然是个空间矢量,但在天气分析时,一般只计算相对涡度的垂直分量(亦称垂直相对涡度)。如下,前者是相对涡度的垂直分量的微分形式,后者是相对涡度的垂直分量的差分形式。

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利用GrADS绘制相对涡度的垂直分量(垂直相对涡度)场。GrADS中的hcurl函数命令可以通过风场(u,v)导出涡度场。前提是使用的数据中要有风场资料。下面是一个画涡度场的gs脚本。数据描述文件(model.ctl)所描述的数据中含有风场数据(u,v)。

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运行上面的gs文件,就可以得到500hpa层上的相对涡度的垂直分量(这里的涡度乘了10000,见gs文件)。

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看到一个问题,填色的区域小于边框。这个好办,可以先计算一个相对大点区域的涡度,存到变量vorticity里面。见如下gs脚本。

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运行上面改进过的gs脚本,就会得到下面500hPa层上的相对涡度的垂直分量,明显好一些。

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总结来说。涡度是表示空气微团旋转情况的物理量。绝对涡度等于相对涡度加上地转涡度。一般研究大气采用相对涡度,而且天气分析时,主要关心相对涡度的垂直分量。在北半球,逆时针为正涡度,顺时针为负涡度。

注意事项
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